2026年6月10日, 星期三
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      2025年11月17日至21日,第三届上海宇宙学与结构形成研讨会(The 3rd Shanghai Assembly on Cosmology and Structure Formation)在上海交通大学李政道研究所圆满举行。本次会议由上海交通大学物理与天文学院天文系和李政道研究所天文与天体物理研究部共同主办,并得到暗物质物理全国重点实验室的支持。

 

 

      会议聚焦宇宙学与结构形成的前沿领域,吸引了来自英国杜伦大学、荷兰莱顿大学、意大利博洛尼亚大学、韩国高等研究院、日本Kavli IPMU,以及中国大陆与港澳台地区(包括上海交通大学、清华大学、北京大学、中山大学、国家天文台、紫金山天文台、台湾“中研院”等)的130余位专家学者。通过邀请报告、国际大型巡天观测项目报告及海报展示等多种形式,与会者深入探讨了暗物质和暗能量性质、宇宙大尺度结构、星系形成和演化等核心科学问题。

 

      李政道研究所副所长、会议发起人杨小虎教授出席开幕式并致辞。本届会议主席由上海交通大学物理与天文学院天文系的翟忠旭副教授、余瑜副教授和Alessandro Sonnenfeld副教授共同担任。闭幕式由第一、二届会议主席韩家信教授作总结报告。

 

 

      宇宙结构形成和星系演化是当代天体物理学研究中的重要课题。科学家们通过理论建模、数值模拟和观测数据三者结合的方式,试图揭示宇宙从初始密度扰动演化至今的完整历史。当前研究已经进入到了“精确测量”这一阶段,新一代大型望远镜和巡天项目以前所未有的精度描绘宇宙三维结构,为理论模型提供了严格的观测限制。

 

理论与模拟:揭示宇宙演化的框架与细节

 

      理论方面,英国杜伦大学的Carlos Frenk教授系统总结了冷暗物质模型在小尺度结构方面尚存的未解之谜。莱顿大学的Joop Schaye教授及其团队带来了新一代宇宙学流体力学模拟COLIBRE项目的最新进展。日本IPMU的Daniela Galarraga Espinosa博士介绍了宇宙纤维的形成和探测。北京大学的彭影杰教授介绍了利用AI新技术研究星系的演化特征和形成历史,中国科学院大学王鑫教授结合最新模拟和前沿观测,探讨了星系的生态系统。这些成果充分展现了当前研究领域中理论、观测与新技术深度融合的趋势。

 

 

 

 

 

 

观测与数据:迈向“精确宇宙学”时代

 

      观测方面,千平方度巡天(KiDS)、暗能量巡天(DES)、暗能量光谱巡天(DESI)等国际大型合作项目的代表Benjamin Joachimi教授、Ramon Miquel教授、赵成教授,分别分享了在弱引力透镜、超新星、宇宙大尺度结构、重子声学振荡等领域的最新进展。韩国高等研究院的Changbom Park教授和韩国空间与天文研究所的David Parkinson教授展示了非传统宇宙学限制方法所获得的新结果,为解决当前宇宙学参数间的冲突问题提供了新视角。Donghui Jeong教授展示了利用机器学习对本地密度场的成功重构。延世大学的Myungkook James Jee教授和意大利博洛尼亚大学的Massimo Meneghetti教授分别报告了利用“星系团对撞机”和强引力透镜研究暗物质的新进展。这些报告彰显了当代宇宙学研究的鲜明特色——依托国际合作产生的大样本与高精度数据,对宇宙学模型中的关键基本参数做出精确约束,从而逐步绘制出宇宙结构的完整图景。

 

 

 

 

 

 

 

聚焦问题与展望未来

 

 

      本次会议不仅总结了现有成果,也直面当前领域的核心争议,包括哈勃常数、结构形成幅度等参数测量存在的争议,多位报告人提出了新的解决思路和观测策略。同时,会议展望了CSST中国空间站巡天空间望远镜、Euclid卫星、Roman空间望远镜及JUST上海交通大学光谱望远镜等下一代观测设施将为宇宙学研究带来的革命性突破。

 

 

 

 

 

 

交大力量:展示学术的创新动能与研究实力

 

      本次会议上,上海交通大学物理与天文学院天文系与李政道研究所天文与天体物理研究部的师生们展示了在宇宙学前沿领域的扎实积累与创新能力。学者们在暗物质本质、星系形成演化、宇宙大尺度结构等关键领域呈现了系列高水平研究报告,系统展示了交大在天体物理领域的全面布局与前沿探索。杨小虎教授详细报告了JUST上海交通大学光谱望远镜的最新建设进展,标志着我国在天文观测能力建设方面取得重要突破。韩家信教授团队提出的暗物质子晕普适模型及基于耗竭半径的新一代暗晕模型,为理解暗物质分布提供了创新理论框架。余瑜副教授在高精度宇宙学模拟与大尺度结构仿真技术方面取得突破性进展,推动了相关理论研究迈向新的高度。此外,多位研究生与博士后的创新成果获得国际同行关注,充分体现了交大卓越的人才培养成效。本次研讨会不仅是高水平的学术交流,更集中展示了交大的科研实力,为后续深化国际合作奠定了坚实基础。

 

 

 

 

 

 

      Shanghai Assembly是上海交通大学自2019年起主办的星系宇宙学系列会议,每两年举办一届(第二届会议于2023年举办)。旨在汇集星系宇宙学领域的新成果,并特别重视青年学者的成长,通过学术报告和海报展示,为新生代研究者与资深专家提供了直接对话的平台,促进了学术思想的碰撞与科研人才的传承,对学科长远发展和人才培养具有重要意义。本次大会的成功举办,不仅深化了国内外学者在宇宙结构与星系形成领域的学术共识,也提升了该系列会议的学术影响力。与会各方期待这一高水平会议能持续举办,共同构建一个长效、开放的协同创新平台,为宇宙学前沿探索注入持续动力。

 

 

 

 

 

 3rd Shanghai Assembly on Cosmology and Structure Formation Successfully Held at Shanghai Jiao Tong University

  

     The 3rd Shanghai Assembly on Cosmology and Structure Formation successfully held recently at the Tsung-Dao Lee Institute (TDLI) of Shanghai Jiao Tong University (SJTU). Held from November 17 to 21, 2025, the conference was co-organized by the Department of Astronomy(PA) and Astronomy and Astrophysics Division(TDLI) of SJTU, with support from the State Key Laboratory of Dark Matter Physics.

 

 

      Focusing on cutting-edge topics in cosmology and structure formation, the Assembly attracted over 130 experts and scholars from renowned institutions worldwide. Participants hailed from Durham University (UK), Leiden University (Netherlands), University of Bologna (Italy), Korea Institute for Advanced Study, Kavli IPMU (Japan), and numerous leading Chinese institutions, including SJTU, Tsinghua University, Peking University, Beijing Normal University, Sun Yat-sen University, Yunnan University, the National Astronomical Observatories, Purple Mountain Observatory, Shanghai Astronomical Observatory, and Academia Sinica (Taiwan, China).

 

      Through invited talks, reports from major international sky survey projects, and poster sessions, attendees engaged in in-depth discussions on core scientific issues such as the nature of dark matter and dark energy, cosmic large-scale structure, and galaxy formation and evolution.

 

      Professor Yang Xiaohu, Deputy Director of the Tsung-Dao Lee Institute and initiator of the Assembly, attended and delivered an opening address. The conference chairs were Associate Professor Zhai Zhongxu, Associate Professor Yu Yu, and Associate Professor Alessandro Sonnenfeld from the Department of Astronomy, School of Physics and Astronomy at SJTU. Professor Han Jiaxin, chair of the first and second Assemblies, provided concluding remarks at the closing ceremony.

 

 

      Cosmic structure formation and galaxy evolution are central themes in modern astrophysics. Scientists aim to reconstruct the complete history of the universe, from initial density fluctuations to the present day, by combining theoretical modeling, numerical simulations, and observational data. The field has now entered an era of "precision cosmology," where new generations of large telescopes and sky surveys are mapping the three-dimensional structure of the universe with unprecedented accuracy, providing stringent observational constraints for theoretical models.

 

Unveiling Cosmic History through Theory and Simulation

 

     On the theoretical front, Professor Carlos Frenk from Durham University systematically summarized the unresolved puzzles of the cold dark matter model on small scales. Professor Joop Schaye and his team from Leiden University presented the latest developments from the new-generation cosmological hydrodynamical simulation project, COLIBRE. Dr. Daniela Galarraga Espinosa from Kavli IPMU (Japan) discussed the formation and detection of cosmic filaments. Professor Peng Yingjie from Peking University showcased the application of novel AI techniques to study the evolutionary features and formation history of galaxies. Professor Wang Xin from the University of Chinese Academy of Sciences explored the galaxy ecosystem by combining the latest simulations and cutting-edge observations. These presentations highlighted the current trend of deep integration between theory, observation, and new technologies in the field.

 

 

 

 

 

 

Observation and Data: Advancing into the Era of 'Precision Cosmology'

 

     Regarding observations, representatives from major international collaborations—including the Kilo-Degree Survey (KiDS), the Dark Energy Survey (DES), and the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)—shared their latest progress. Professor Benjamin Joachimi, Professor Ramon Miquel, and Professor Zhao Cheng presented recent results in weak gravitational lensing, supernovae, large-scale structure, and baryon acoustic oscillations, respectively. Professor Changbom Park from the Korea Institute for Advanced Study and Professor David Parkinson from the Korea Astronomy and Space Science Institute shared new findings obtained using non-traditional cosmological constraint methods, offering fresh perspectives on resolving tensions between current cosmological parameters. Professor Donghui Jeong demonstrated the successful reconstruction of the local density field using machine learning. Professor Myungkook James Jee from Yonsei University and Professor Massimo Meneghetti from the University of Bologna reported new advances in studying dark matter using "colliding galaxy clusters" and strong gravitational lensing, respectively. These talks underscored a defining characteristic of contemporary cosmology: leveraging large-sample, high-precision data from international collaborations to place precise constraints on key fundamental parameters within cosmological models, thereby progressively mapping the complete picture of cosmic structure.

 

 

 

 

 

 

 

Addressing Key Issues and Looking to the Future

 

 

     

      The Assembly not only summarized existing achievements but also directly addressed core controversies in the field, such as the tensions in measurements of the Hubble constant and the amplitude of structure formation. Several speakers proposed new solutions and observational strategies. The conference also looked ahead to the revolutionary breakthroughs expected from next-generation observational facilities, including the CSST (China Space Station Telescope), Euclid satellite, Roman Space Telescope, and the JUST (SJTU Spectroscopic Telescope).

 

 

 

 

 

 

SJTU's Contribution: Demonstrating Innovative Momentum and Research Strength

 

     Faculty and students from the Department of Astronomy (PA) and  the Astronomy and Astrophysics Division(TDLI) at SJTU were highly active during the conference, demonstrating solid foundational work and innovative capabilities at the forefront of cosmology. SJTU faculty presented a series of high-level research reports on key areas such as the nature of dark matter, galaxy formation and evolution, and large-scale structure, systematically showcasing the comprehensive layout and cutting-edge exploration of SJTU in astrophysics. Professor Yang Xiaohu provided a detailed update on the latest construction progress of the JUST, marking a significant breakthrough in China's astronomical observation capability development. The team led by Professor Han Jiaxin presented a universal model for dark matter subhalos and a new-generation dark matter halo model based on the depletion radius, offering an innovative theoretical framework for understanding dark matter distribution. Associate professor Yu Yu reported breakthrough progress in high-precision cosmological simulations and large-scale structure emulation techniques, pushing related theoretical research to new heights. Alongside early-career researchers, SJTU's graduate students and postdoctoral researchers formed a vibrant contingent, with some of their innovative findings drawing particular attention from international peers, highlighting the effectiveness of SJTU's talent cultivation system in astronomy. This symposium served not only as an academic exchange event but also as a concentrated display of SJTU's astronomical research strength, laying a solid foundation for deeper international collaboration in the future.

 

 

 

 

 

 

     The Shanghai Assembly is a series of conference on galaxy formation and cosmology initiated by Shanghai Jiao Tong University since 2019, held biennially (the 2nd Assembly was held in 2023). It aims to gather and showcase new achievements in the field and places special emphasis on the development of young scholars. Through academic presentations and poster sessions, it provides a platform for direct dialogue between the new generation of researchers and senior experts, fostering the exchange of ideas and the nurturing of scientific talent, which is of great significance for the long-term development of the discipline and talent cultivation. The successful hosting of this Assembly has not only deepened academic consensus among domestic and international scholars in the fields of cosmic structure and galaxy formation but also enhanced the academic influence of this conference series. Participants look forward to its continued success, hoping it will serve as a lasting, open platform for collaborative innovation, injecting sustained momentum into the exploration of cosmological frontiers.

 

 

 

   9月14日,在上海交通大学2025级研究生新生开学典礼上,校长、中国科学院院士丁奎岭作了题为《提升学术品位  勇攀创新高峰的讲话,深情寄语2025级研究生新生。

 

提升学术品位  勇攀创新高峰

——在2025级研究生新生开学典礼上的讲话

上海交通大学校长、中国科学院院士

丁奎岭

2025年9月14日

 

亲爱的同学们:

   大家上午好!今天我们相聚于夏末秋初的交大校园,隆重举行2025级研究生新生开学典礼。首先,我代表学校,向怀揣梦想而来的你们表示热烈的欢迎!向悉心培育你们的父母师长致以诚挚的感谢!

   研究生教育是国家培养高层次创新人才的重要途径。步入研究生阶段,意味着同学们在完善现有知识体系的基础上,将逐步从理解已知转为追寻未知、创造新知。这是从知识的“学习者”走向“探索者”的关键时期,是一个持续拓展认知边界、孕育学术成果的创新过程。大家也将面临更高的要求:善于透过复杂表象洞察问题本质,发现并提出有价值的研究课题,突破传统思维找到新的解决方案,乃至在特定领域作出原创性贡献……这些既是对个人的考验和历练,也将支撑着大家在变革迭起的时代把握前进方向、展现担当作为。

   近年来,新一轮科技革命与产业变革加速演进,人工智能、量子信息等前沿技术正深刻重构全球竞争格局。我国步入创新驱动发展的快车道,在多个领域实现了从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”的跨越,经济实力、科技实力、综合国力持续跃升。不久前举行的九三阅兵式,充分展现了我国国防科技领域的最新成就,让我们倍感振奋。在这背后,活跃着一批交大师生校友的身影,他们以祖国强盛为己任,深度参与核心装备研制工作,奋斗在铸造国之重器的第一线。同学们,今日中国对高水平创新型人才的渴求前所未有,即将迎来建校130周年的交大,更期盼着你们在传承与创新中勇担使命,希望你们积极回应时代呼唤,主动思考“做什么样的研究”“怎样做研究”等问题,在知识积累和科研探索中提升学术品位,自觉以引领科学前沿、服务国家发展、造福人类社会为追求,深入挖掘具有研究价值的“真问题”,锤炼自身学术洞察力,一步一个脚印向着创新高峰不懈攀登。

   在今天这个特别的场合,围绕“提升学术品位 勇攀创新高峰”这个主题,我和杨振斌书记与大家交流几点想法。

   一是潜心钻研,在深耕专业中涵养学术品位。研究者的学术品位植根于扎实的知识体系和开阔的学术视野,并体现在对学术方向的把握上。系统掌握所在学科的基础理论、经典文献、方法范式,全面了解所处领域的演进和变革趋势,进而形成对学科发展脉络和研究前沿的整体认知,方能提炼出值得深入探究、契合自身志趣的“真问题”,激发源源不断的创新活力。

   浩瀚无垠的宇宙蕴藏着无尽的未知与奥秘,数千年来,人类对宇宙的探索贯穿了整个文明进程。物理与天文学院2019级致远荣誉计划直博生徐坤,入学之初怀着对宇宙起源与演化的浓厚兴趣,开启了自己的“天问”之旅,经过与导师深入交流,将星系形成与宇宙学这一前沿领域作为研究方向。他系统研读天文学、宇宙学领域文献,理解各方面的经典理论和关键问题,大胆突破常规思路,不断优化方法、完善数理模型,终于首次在约5亿光年的尺度上精确测量了星系形状的相关性,为宇宙学最重要探针之一的重子声学振荡提供了独立的测量手段,为揭示暗能量的演化历史提供了重要依据。回顾走过的科研道路,徐坤说,“除了基础课程之外,看了非常多的综述,试图去理解各个领域的发展程度和关键问题”。正是在这个过程中,他打下了较为扎实的基础,逐步形成了自己对于科研的判断和品位,确立了专攻的目标方向。

   同学们,源浚者流长,根深者叶茂。希望大家热爱并专注于自己选择的领域,打牢知识根基、拓宽学术视野,致力于开展人所未做的“原创性”研究、人所未成的“引领性”研究,在深耕不辍中涵养学术品位、明确专业使命,为提出新方向、探寻新路径、实现新跨越奠定基础。

   二是敏锐洞察,在创新实践中塑造学术品位。纵观人类科技和社会发展史,重大的创新突破经常来源于跨领域对话中激发的灵感,以及从看似寻常的现象中发现问题的独特视角。未知世界的深邃浩瀚、人类社会的变化万千、产业技术的迭代更新,都需要大家从混沌中识别规律、从交叉中发现契机、穿透纷繁复杂的表象捕捉到科学问题的本质,进而在实践中作出创造性的回答。

   中国科学院院士、材料科学与工程学院张荻教授长期从事金属基复合材料研究,为我国多个重大工程创制了一系列轻质高强材料,并成功应用于空天、国防等高科技领域。“向大自然学习”是他多年从事科研工作的重要心得。旁人眼里寻常可见的大自然生物,却成为他破解瓶颈难题的灵感来源。面对如何通过精准设计、调控构型来大幅提升材料综合性能这一难题,他以敏锐的眼光观察到大自然中铁甲虫壳榫卯式扭转结构、蝴蝶翅膀的鳞片排列等特征,从中获得启示,开创性地提出“遗态材料”新概念,开辟了材料设计的新路径。如今,他又带领团队借助人工智能技术,对从数十种生物精细构型中提取的上万组结构数据进行深度学习,训练出高性能预测模型,不仅能“发明”新材料,还能从中挑选出那些更适合大规模使用、成本更低的超材料,有望在建筑节能降温、航天热控等诸多重要领域实现产业化应用。

   同学们,塑造学术品位是一个长期锤炼的过程,许多优秀的科学家正是在追本溯源的不懈探究、打破传统的大胆尝试中提升了学术洞察力,形成了独到的学术见解。希望你们锻造“敏锐捕捉”的创新能力,保持对大千世界的好奇心,不轻易放过一组异常数据、一次失败实验或一个看似无关的现象,于静心观察、反复追问中发现那些被忽视的细节、隐藏的联系以及潜在的规律;培养 “跨界融合” 的创新思维,敢于突破学科边界、思维定势、认知局限,尝试用交叉融合的视角观察现象和思考问题,在交叉融合实践过程中催生新的研究范式和理论体系,成长为有见地、有品位的创新者。

   三是志存高远,在担当奉献中彰显学术品位。真正有品位的科学研究,要追求自身的学术价值,更要关注服务国家发展、增进人类福祉的社会价值。在交大的校园里,一大批师生传承“敢为人先”的优良传统,活跃在科技创新、产业发展、社会治理的一线,致力于解决“卡脖子”问题和经济社会发展中的现实问题,把爱国报国的使命化作驱动科技创新的澎湃力量。

   今年由我校化学化工学院高分子材料研究所团队研发的“新一代运载火箭表面特种防护涂层技术与应用”项目荣获上海市科技进步奖特等奖,这一获奖背后是团队师生十余年如一日铸就“大国重器”的坚守。新一代运载火箭对表面防护材料有着十分苛刻的要求,而传统的隔热结构拼接技术难以满足高可靠、快节奏发射的需求。面对这个“要不来、买不来、讨不来”的“卡脖子”难题,团队师生挺膺担当,他们摒弃传统的隔热片拼接技术,在国际上首次提出并成功实践了“超支化聚合物涂层一体化防护”的全新路线‌,为运载火箭快速喷涂出一套轻巧、可靠、无拼缝的新型“防护衣”,为长征系列等新一代运载火箭的研制与批量生产,提供了坚实可靠的“中国方案”,支撑着我国的航天梦想迈向更远的深空。

   同学们,一个人从事学术研究的品位,体现于对真理的执着追求、对国家发展与人类命运的深刻关切。作为新时代的研究生,希望你们胸怀家国天下,把科研方向锚定在国家所需、人民所盼之上,坚定勇攀高峰、创新报国的志向,砥砺不惧挑战、攻坚克难的品格,从解决“小问题”、积累“微创新”出发,勇闯无人区、攀登制高点,为服务中国式现代化、构建人类命运共同体贡献青春力量。

   云程发轫,万里可期。一段充满无限可能与未知挑战的旅程即将开启,学校将为你们的成长提供全方位支持和保障。希望你们在今后的学习生活中葆有乐观豁达之心,善于团结协作、不畏挑战失败,求真务实、脚踏实地,拓展宽广的人生境界;在科研道路上常怀谦逊之心,恪守学术道德、坚守学术诚信,以“甘坐冷板凳”的定力深耕基础,以“敢为天下先”的勇气开拓前沿,持续提升学术品位,勇敢攀登属于你们这一代人的创新高峰!

   谢谢大家!

      2025年7月11日至13日,由上海交通大学物理与天文学院天文系和李政道研究所天文与天体物理研究部联合主办的2025年度天文学科夏令营成功举办。来自全国各地近60名优秀大三本科生齐聚交大,通过为期三天的学术讲座、师生互动和实地参观,深入探索天文学前沿研究与发展前景。

 

 

开营仪式展现学科实力

 

 

      7月11日上午,夏令营在物理与天文学院天文系报告厅正式开幕。李政道研究所天文研究部主任、讲席教授赖东为营员们系统介绍了交大天文学科的发展历程、研究基础、师资队伍及未来规划,重点解读了“李政道博士生”项目的培养特色。物理与天文学院天文系翟忠旭、刘成则、王文婷三位老师分别就宇宙学、星系形成与演化、星系动力学等研究方向作了专题报告,全方位展示了交大天文的研究特色与最新进展。在师生交流环节,营员们与导师就研究方向、学术发展等话题展开深入讨论。

 

 

 

李所参观:感受前沿科研

 

 

 

      7月12日,营员们赴李政道研究所参观学习。党委书记陈哲详细介绍了李所的初心使命、学科布局及科研平台建设。副所长、特聘学者杨小虎重点介绍了JUST望远镜项目的建设进展与科学目标。谭先瑜、潘震、Darius Modirrousta-Galian等青年学者分享了高能天体物理、行星与恒星方向的最新研究成果,展现了交大天文的创新活力。

 

 

圆满闭幕:展望未来

 

 

      闭营仪式上,营员们纷纷表示,此次活动不仅加深了对天文学前沿的理解,更明确了未来的学术发展方向。本次夏令营作为选拔培养天文人才的重要平台,充分展现了交大天文学科的科研实力与育人特色。活动的成功举办,为提升学科影响力、培养高层次天文人才奠定了坚实基础,对推动我国天文学科创新发展具有重要意义。

 

      近期,上海交通大学物理与天文学院天文系的李洋博士李兆聿教授等人研究了富气体宁静星系(gas-rich quiescent galaxy)的形成机制。这些星系含有大量可用于形成恒星的冷气体,但令人困惑的是,这些冷气体并未参与星系中的恒星形成活动。他们的统计分析表明,此类星系的形成机制与周围环境有密切关系,而且星系自身的形态和结构也可能对气体的保留起到了重要作用。该工作于今年发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal) 上,题为“The Origin of the Gas and Its Low Star Formation Efficiency in Quiescent Galaxies” (2025, ApJ, 984, 184L)。

 

富气体宁静星系

 

      冷气体是星系质量增长的基本原材料。当星系内部冷气体逐渐消耗,且外部气体供应匮乏时,蓝色、富气体的恒星形成星系(star-forming galaxy)会逐渐演变为红色、贫气体的宁静星系。近十几年来,随着诸多大型地面与空间巡天项目的开展,一类特殊的星系——富气体宁静星系的发现打破了学界长期以来对星系演化机制的传统认知。这类星系恒星形成率极低,但却具有较强的冷尘埃辐射或较高的中性氢气体甚至分子氢气体含量(如图1)。该类星系中的气体为什么没能继续形成恒星?是什么机制停止了其中的恒星形成过程?这些重要的问题对理解星系的成长具有重要的意义。

 

图1. 恒星形成星系(左)、贫气体宁静星系(中)和富气体宁静星系(右)示意图。

 

基于多波段图像的星系性质探究

 

      为了理解这些富气体宁静星系的物理特性和成因,李洋博士系统性地研究了该类星系的形态结构、环境因素、星族性质、中心黑洞及暗物质晕等多种性质,并构建了严格的对照样本,全面对比分析了不同星系之间的性质异同。此前,李洋博士已利用从远紫外到远红外的17个波段图像,对斯隆数字巡天SDSS的Stripe 82天区约2700个近邻大质量星系进行了能谱拟合,得到了这些星系准确的恒星质量、尘埃(气体)质量以及恒星形成率(Li et al. 2023, ApJS)。基于这一样本,李洋博士选出了一批富气体宁静星系,并同时构建了另外两个对照样本,即贫气体宁静星系和富气体恒星形成星系(如图2所示)。

 

图2. 恒星形成星系(蓝色)、富气体宁静星系(绿色)和贫气体宁静星系(红色)在恒星形成率面密度与气体面密度关系图(即Kennicutt–Schmidt relation)上的分布。富气体宁静星系具有和恒星形成星系相似的气体面密度,但有着和普通宁静星系相近的恒星形成率。

 

      该研究表明,相比恒星形成星系,宁静星系普遍具有更高比例的晚型星系和更高的中心聚集度,但富气体与贫气体的两种宁静星系在形态、暗物质晕质量、中心黑洞、活动星系核反馈以及星族性质等基本性质方面并无显著区别。在该样本中,棒旋星系尽管只占各样本的约40%,但显示出与无棒星系明显不同的颜色梯度(图3):在贫气体宁静星系中,有棒星系在其外盘区域具有比无棒星系更红的恒星颜色,内盘则比无棒星系更蓝;而在富气体宁静星系中,有棒和无棒星系盘的颜色基本相同。该结果表明,富气体宁静星系的棒结构未能高效地将气体运输到星系中心,从而并未形成与无棒星系不同的星族颜色梯度。

 

      除此以外,富气体与贫气体宁静星系最大的区别体现在近邻环境密度。团队发现,贫气体宁静星系,特别是其中的大质量卫星星系,通常处在大的星系团或星系群中,具有较高的本地环境密度;而富气体宁静卫星星系则大多位于低密度环境中,例如星系群边缘或是小型星系团。“大质量卫星星系可能在落入星系团之前就已经演变为宁静星系了,而一个低密度的(星系团/群)环境使得它们有更多机会重新通过吸积获取星系团中的气体。”李洋博士解释道,“幸运的是,相对较大的恒星质量使得这些卫星星系有能力把新捕获的气体困在自己的引力势阱中,并且少受冲压剥离或潮汐扰动的影响。”那这些新捕获的冷气体为什么难以重新点燃星系中的恒星形成过程呢?李兆聿教授指出,“大质量星系的结构往往更加稳定,具有显著的内区核球结构,其中心黑洞质量更大,产生的累积反馈效应(integrated AGN feedback)也更强,从而可能抑制星系内的恒星形成。”

 

图 3. 光学颜色(g-r)随星系的归一化半径轮廓图。富气体宁静星系(左)与贫气体宁静星系(右)分别被划分为有棒(绿或红色)和无棒(灰)结构类型并加以对比。

 

富气体宁静星系的形成过程

 

      在综合对比恒星形成星系、贫气体宁静星系与富气体宁静星系的物理性质后,研究团队总结了如下的形成路径(如图4):即恒星形成星系消耗气体,逐渐演化为宁静星系。在不同的条件下,可以形成贫气体和富气体两种状态,并且二者可以互相转化。本研究为理解富气体宁静星系这一特殊类型星系的产生和演化提供了重要的观测限制,并且有助于揭示星系整体的质量增长历史。

 

图4. 富气体宁静星系的形成过程。在不同条件下,恒星形成星系可以演化为富气体与贫气体宁静星系,且二者之间可以转化。

 

 

该研究得到了国家自然科学基金、科技部重点研发项目、中国博士后基金、中国载人航天项目、阳阳发展基金、上海市科委以及粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室的支持。

 

相关论文列表:

1. Li, Y. A.*, Ho, L. C., Shangguan, J., Li, Z-Y.*, Peng, Y., 2025, ApJ, 984, 2, 184. “The Origin of the Gas and Its Low Star Formation Efficiency in Quiescent Galaxies”  

2. Li, Y. A., Ho, L. C., Shangguan, J., et al. 2023, ApJS, 267, 1, 17. “Panchromatic Photometry of Low-redshift, Massive Galaxies Selected from SDSS Stripe 82”   

 

论文链接:

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025ApJ...984..184L/abstract